盖革计数器由阴极和阳极组成，极间充有低压气体，整个系统封装在玻璃管中。阴极一般做成圆筒形，为了提高探测伽玛射线的效率，通常采用原子系数较大的金属材料做阴极，阳极常用钨丝制成，安装在管子的轴线上。
光伽玛射线进入盖革管中时，伽玛量子与阴极的金属相互作用。作用后产生的次生电子在强大的电场作用下被加速，获得相当大的动能，使管中的气体电离，电离所产生的正负离子又被加速，在运动过程中，又进一步电离管中的气体。因此，像雪崩式的电离过程发展极快，电子的质量小，容易被加速，电子飞向阳极的速度较快，大约1微秒内，就被收集到阳极上，形成电流，在盖革计数器管的负载电阻上形成电压脉冲信号。
